As fachadas de vidro caracterizam a arquitetura moderna. Enquanto a radiação solar serve para apoiar o aquecimento no inverno, o interior do edifício aquece no verão e requer resfriamento ativo. Janelas inteligentes podem regular a radiação solar de acordo com a situação climática – uma solução voltada para o futuro em tempos de economia de energia. Fraunhofer FEP conseguiu agora produzir a primeira camada termocrômica do mundo em vidro ultrafino em um processo de rolo a rolo. Esses resultados tornarão as persianas mecânicas supérfluas no futuro e, ao mesmo tempo, reduzirão os requisitos de energia de resfriamento e aquecimento de um edifício.
Complexos de escritórios, edifícios públicos e novos edifícios são principalmente caracterizados arquitetonicamente por grandes janelas voltadas para o sul e fachadas de vidro. Enquanto a radiação solar serve para apoiar o aquecimento no inverno, o interior do edifício aquece no verão e requer resfriamento ativo. O sombreamento por meio de persianas, por exemplo, reduz o conforto e não contribui para o aproveitamento do aporte de calor na edificação no inverno. Especialmente em vista do próximo outono e inverno combinado com os atuais requisitos governamentais para economia de energia e a crise de energia, as janelas inteligentes oferecem uma solução altamente atraente aqui. Essas janelas podem regular a entrada de calor da radiação solar de acordo com a situação climática.

Tecnologias de revestimento para revestimentos termocrômicos e eletrocrômicos

A Fraunhofer FEP está pesquisando sobre revestimentos de superfície que podem dar uma grande contribuição aqui e permitir a redução da radiação de calor através do vidro das janelas no edifício. Nossos pesquisadores estão trabalhando em conjunto com parceiros do projeto, por exemplo, no projeto da UE "Switch2Save" em sistemas de revestimento ativos e inteligentes que usam os efeitos do eletrocromismo (comutação da transmissão de energia pela aplicação de uma tensão) e termocromismo (comutação da transmissão de energia excedendo/ caindo abaixo de uma temperatura). Esses filmes eletrocrômicos podem ser usados ​​em vidros isolantes e não são usados ​​apenas em edifícios novos. O retrofit de edifícios existentes também é possível e é o tema do projeto "FLEX-G4.0" lançado recentemente

Atualmente, algumas tecnologias passivas, como sistemas SolarControl e revestimentos low-E (baixa emissividade) já estão disponíveis comercialmente no mercado. No entanto, esses revestimentos finos produzidos em folha ou vidro apenas levam a um ajuste permanente da transmissão de energia. Eles, portanto, funcionam apenas em um ambiente, por exemplo, para evitar a radiação de calor no verão. No inverno, no entanto, isso é mantido da mesma maneira. Além disso, eles também fazem uso de recursos caros como a prata no processo de fabricação. Os pesquisadores da Fraunhofer estão, portanto, focando em otimizar as propriedades e substituir materiais tão escassos.

Com todas as tecnologias - seja passiva (low-E; SolarControl) ou ativa (eletrocrômica; termocrômica) - o desafio é dominar o ato de equilíbrio entre as diferentes propriedades que devem ser eficazes ao mesmo tempo:Faça a impressão óptica e a óptica eficácia em diferentes faixas de comprimento de onda desempenham o papel maior ou isso é insignificante em comparação com uma grande transmitância de energia. Da mesma forma, a faixa de temperaturas de comutação para revestimentos termocrômicos e, claro, os custos de fabricação também devem ser considerados.

Para encontrar soluções versáteis e novas para isso, pesquisadores da Fraunhofer FEP estão atualmente desenvolvendo tecnologias de revestimento para elementos termocrômicos em vidro ultrafino. O material de substrato com uma espessura de aprox. 100 µm impõe altas demandas no manuseio e dimensionamento para áreas maiores até agora se mostrou muito difícil. Ao mesmo tempo, o uso de um filme polimérico como substrato alternativo, que poderia facilitar o manuseio, não é viável sem mais delongas. A razão para isso são as altas temperaturas no processo de fabricação.

Primeiros revestimentos termocrômicos em vidro fino em processo roll-to-roll em todo o mundo

No início de 2022, pesquisadores da Fraunhofer FEP conseguiram produzir a primeira camada termocrômica do mundo baseada em dióxido de vanádio em vidro ultrafino usando a eficiente tecnologia roll-to-roll. A Dra. Cindy Steiner, líder do grupo Fraunhofer FEP, está satisfeita:"Assim, demos um passo importante na escala da tecnologia de laboratório para escala piloto com nosso equipamento rolo a rolo! Os revestimentos termocrômicos mudam sua transmissão na faixa de infravermelho quando uma determinada temperatura é excedida. A transmissão na faixa do visível permanece inalterada. Assim, o usuário não percebe nenhuma alteração óptica na janela e não tem restrições no conforto da luz ou visibilidade. Isso bloqueia efetivamente a radiação de calor no verão, reduzindo a necessidade para ar condicionado. No inverno, a radiação de calor do sol pode passar, resultando em economia no consumo de energia de aquecimento."

A temperatura de comutação é em torno de 20°C, o que significa que o vidro fino termocrômico fixado aos edifícios alterna entre o estado transmissivo e reflexivo quando aquece acima de 20°C." Esta temperatura de comutação pode ser ajustada de acordo com as necessidades climáticas através da composição, controle de processo e estrutura do sistema de camadas", acrescenta o Dr. Steiner.

Na próxima etapa, a tecnologia deve ser ampliada e levada à maturidade do mercado. Os tópicos de pesquisa são, em particular, a otimização do manuseio do substrato, a estabilidade a longo prazo e o ajuste da temperatura de comutação necessária.

A combinação de tecnologias aqui apresentada torna as persianas mecânicas supérfluas no futuro e pode reduzir os requisitos de energia de refrigeração e aquecimento de um edifício entre dez e, em casos extremos, até 60%. + Explorar mais

Janelas inteligentes que protegem contra a radiação solar podem ajudar a reduzir os gases de efeito estufa